Com es disposen i funcionen els termòmetres sense contacte?

Els termòmetres o piròmetres sense contacte són avui en dia dispositius convenients per a la mesura remota de la temperatura de diversos objectes, líquids o sòlids. S'utilitzen àmpliament a la indústria elèctrica per al control operatiu de la temperatura de zones importants, a la indústria elèctrica per assegurar la seguretat contra incendis, en condicions de laboratori, en empreses, en la construcció per a calcular pèrdues de calor, en la vida quotidiana, en sistemes de seguretat, i molt més.

El primer aparell va ser inventat el 1731 pel físic holandès Peter van Mushenbrook, i les mesures es van fer visualment i es va poder jutjar la temperatura d'un cos calent. Però els tipus moderns de piròmetres han ampliat molt el seu camp d'aplicació, i fins i tot es pot mesurar temperatura propera a zero graus centígrads i per sota. Tanmateix, el principi s'ha mantingut en general el mateix: es mesura la potència de la radiació tèrmica que emana de l'objecte i se'n treu una conclusió sobre la seva temperatura. Les mesures es realitzen en el rang espectral infraroig i visible.

El 1967, la companyia nord-americana Wahl va introduir el primer piròmetre portàtil, ja que va ser als anys 60 quan es van fer els descobriments científics més importants, que van posar les bases per al desenvolupament del desenvolupament de piròmetres industrials amb característiques prou altes i de dimensions reduïdes. El principi basat en la construcció de paral·lelismes comparatius, que utilitza un receptor d’infrarojos capaç de determinar la quantitat d’energia tèrmica emesa per l’objecte, ha ampliat significativament la gamma de mesures de temperatura tant per a cossos líquids com per a sòlids.

Actualment, els piròmetres són molt populars i s’utilitzen àmpliament per a la mesura sense contacte a una distància de la temperatura dels objectes en la vida quotidiana, al sector de l’habitatge i els serveis públics, a les empreses, on es requereixi el control de la temperatura de diversos processos en les etapes de producció i durant el funcionament de molts dispositius. Els piròmetres permeten mesurar amb seguretat la temperatura fins i tot d’un cos calent, sense necessitat de contactar-hi físicament.

Els piròmetres són òptics, la radiació i el color. Els primers permeten comparar visualment el color del cos escalfat amb el color del fil de referència, i així determinar-ne la temperatura. La radiació recalcula la potència de la radiació tèrmica i pot mesurar un rang de temperatures força ampli. El color compara la radiació tèrmica de l’objecte en diversos espectres i, després, calcula la seva temperatura, aquests piròmetres també tenen un ampli ventall de mesures.

Tots els piròmetres també es poden dividir en temperatura baixa i alta. Les temperatures baixes, fins i tot, permeten mesurar temperatures sota zero i les altes tenen un límit superior de mesurament.

Segons el tipus d’execució, els piròmetres difereixen pel que fa a portàtils i estacionaris. Aquests últims s’utilitzen en grans empreses industrials per a un control molt precís i continu del procés tecnològic, per exemple, en la producció de plàstics i metalls fosos. Els piròmetres portàtils són populars en la vida quotidiana i, com a termòmetres portàtils en diverses indústries, presenten clarament informació sobre la temperatura de la pantalla en forma de text o gràfic.

El dispositiu i el funcionament d'un piròmetre infraroig modern es poden descriure de la manera següent. El raig de calor que rep el dispositiu es centra en el sistema òptic i, a continuació, s'encén Sensor de temperatura (aquest és el transductor piromètric primari), s’obté un senyal elèctric a la sortida del transductor piromètric, el valor del qual és proporcional al valor de temperatura de l’objecte estudiat. El senyal rebut del sensor passa després pel transductor electrònic (es tracta d’un transductor piromètric secundari), i entra al dispositiu de mesura i càlcul i es processa en ell. El resultat del càlcul es mostra a la pantalla, en els models més populars, en forma de números.

Així, per obtenir el valor exacte de la temperatura superficial de l'objecte estudiat, l'usuari només ha d'encendre el dispositiu, apuntar-lo a l'objecte estudiat i prémer el botó d'inici. El resultat de la mesura es mostrarà a la pantalla en forma de números o gràficament en forma d'imatge multicolor, on es ressaltaran espectralment les àrees de temperatures baixes, mitjanes i altes de diferents colors.

Principals característiques tècniques dels piròmetres:

• resolució òptica (hi ha models amb una resolució de 2: 1 a 600: 1);

• rang de temperatura mesurat (màxim - de -50 ° C a + 4000 ° C);

• resolució de mesurament: els valors típics són 0,1 ° C o 1 ° C;

• precisió de mesurament (± 1,5% es considera òptima);

• velocitat (els piròmetres moderns no requereixen més d’un minut);

• emissivitat: es pot personalitzar o fixar;

• mètode d’orientació: designador làser o guia òptica.

Els paràmetres més importants dels piròmetres són establir el grau de negre de l’objecte i la resolució òptica (indicador de vista) del dispositiu. La resolució òptica del piròmetre es caracteritza per la relació entre la distància del piròmetre a la superfície del cos i el diàmetre d’un punt rodó a la superfície del cos (l’àrea de mesura de temperatura precisa és limitada per aquest punt), la temperatura de la qual es mesura.

Així doncs, si es requereixen mesures de temperatura a distància curta, s’utilitza un piròmetre amb una resolució petita, per exemple, 4: 1, i si es planifiquen mesures des de diversos metres, la resolució ha de ser més gran de manera que els objectes estrangers no caiguin en el camp de vista del dispositiu. Sovint, els piròmetres estan equipats amb un designador diana làser per apuntar amb més precisió l'instrument a l'objecte estudiat.

El grau de negre o emissivitat del material caracteritza la reflectivitat del propi material, la temperatura de la qual es mesura remotament per un piròmetre. Per a un termòmetre d’infrarojos, que són els piròmetres populars actualment, aquest indicador és extremadament important. Determina la relació de l’energia emesa per la superfície investigada amb l’energia emesa per un cos completament negre a la mateixa temperatura i el valor d’aquest paràmetre es troba en el rang de 0 a 1. Així, l’acer oxidat té una negritor de 0,85, i polit - 0,075.

En molts llocs de comerç en línia i en botigues d’electrònica, els piròmetres portàtils orientats a làser són avui dia àmpliament representats, perfectes per a les necessitats domèstiques, així com pirometers mèdics especials per substituir els termòmetres de mercuri. A efectes industrials, s’utilitzen piròmetres més precisos i més cars, que tenen, entre altres coses, mitjans auxiliars per transmetre informació i la capacitat de connectar-se a un ordinador i dispositius especials.

Vegeu també Sensors de temperatura: termistors